当今社会,能源和环境问题是备受关注的热点,燃料电池作为一种环境友好型能源被人们广泛接受。碱性阴离子交换膜是碱性燃料电池的核心组件之一,其性能决定了整体电池的表现。针对目前碱性阴离子交换膜相对传导率低和稳定性较差的问题,本文采用聚烯烃材料为主链,通过“结晶-非结晶”嵌段结构和星型拓扑结构的构筑,促进膜材料的微相分离和离子传导基团聚集,提高膜材料的稳定性和传导率。具体研究工作如下:通过简单的“酸-碱”反应,合成了三种单茂苄基钪催化剂1,2和3,产率分别为54.2%,48.6%和45.3%。通过核磁共振谱图对三种催化剂结构进行了表征,显示其成功制备。通过配位聚合的方法,以单茂苄基钪为催化剂,制备了聚异戊二烯-b-间规聚苯乙烯(PIP-b-sPS)的嵌段共聚物,并通过进一步地溴代加成、功能化和离子交换等过程,制备得到相应的阴离子交换膜AEM-PIPsPS,间规聚苯乙烯片段具有优良的结晶能力。研究表明,所制备的膜材料具有优良的离子传导能力,并且其电导率随着IEC的增加而升高。AEM-PIPsPS-3膜表现出最高的电导率,在80°C时为83.2 mS/cm,表明嵌段结构的引入能够显著提高膜材料的电导率。在80°C时,AEM-PIPsPS-3的吸水率为92.8%,溶胀度为29.5%,这表明了膜材料中结晶链段能够限制膜内溶胀,提高尺寸稳定性。此外,该膜还具有优良的碱稳定性,在80°C下,在1 mol/L KOH溶液中浸泡168小时后,离子传导率和IEC分别保持了82.8%和83.7%。通过阴离子聚合方法,以丁基锂为引发剂,制备三种不同嵌段比例星型聚异戊二烯-b-聚对甲基苯乙烯(PIP-b-P4MS-star)的嵌段共聚物,并通过进一步还原,溴代,成膜和功能化等过程,制备得到星型结构阴离子交换膜AEM-SCP-1,AEM-SCP-2和AEM-SCP-3。其中,AEM-SCP-3具有最高的IEC值和最高的电导率68.1 mS/cm(80°C),比相应的线型结构阴离子交换膜AEM-LCP的传导率提高了78.7%,表明星型拓扑结构的构筑能够有效促进亲疏水相聚集,提高膜材料的电导率。AEM-SCP膜具有优良的碱稳定性,在60°C下,2 mol/L KOH溶液中浸泡720小时后,AEM-SCP-3的离子传导率和IEC分别保持75.6%和78.5%。单电池性能测试表明,在60°C下,开路电压为1.02 V,在电流密度为280 mA/cm~2时,最大功率密度为120.2 mW/cm~2。